DPF再生台架标定简介剖析课件.ppt

DPF再生台架标定简介准备准备台架测量点布置DPF相关传感器线性标定，压差信号滤波和自学DPF预处理，内部传感器布置节气门激活条件温度和压力模型温度和压力模型消声器/DOC/中冷器压降系数P3（涡前压力）估计，基于VGT位置和排气流量充气效率，基于不同转速、发动机压比DOC入口温度估计，基于T3DOC出口温度估计，基于DOC入口温度DPF出口温度估计，基于DOC出口温度T3估计，不同转速/负荷经空燃比修正（修成标准空燃比25对应温度即T3估计值）1-准备台架测量点布置涡前：P涡前排温传感器（T3）,1(T)，1(P)涡后：1(T)，1(P)DOC入口：1(T)，1(P)，1（排放取样）,1（烟度取样）DOC出口(DPF入口)：压差高(1P),T5传感器,1(T),1(A/F),1（排放取样）1（烟度取样）,1DOC中心温度DPF出口：压差低(1P)，1(T)，1(A/F)，1（排放取样），1（烟度取样）压气机进口：进气流量温度传感器（AMF+T1），1(P)压气机出口(中冷前)：1(T)，1(P)中冷后(节气门前)：1(T)，1(P)进气歧管(节气门后)：进气压力温度传感器（TMAP），1(T)，1(P)1(T)：K型热电偶；，1(P)：焊接背压管2-准备DPF相关传感器线性标定，压差传感器信号滤波和自学习标定排温传感器（T3&T5）：3-准备T3&T5（圣斯莱特）非线性传感器，12位采样（5V=4095cnts），ECU上拉电阻Rp=1000 1、MAP标定：标定：-40，170.2/(1000+170.2)4095-20，185.6/(1000+185.6)4095.2、最大最小值标定：、最大最小值标定：最小温度：-42.5；最大温度：857.7根据公式：Rs=Rl+R0(1+T+T)；=3.8285103，=-5.85103最小：Rs=Rl+R0（1+3.8285（-42.5）+-5.85（-42.5）（-42.5），然后按上述公式计算对应的cnts；最大：85Rs=Rl+R0（1+3.8285（-857.7）+-5.85（-857.7）（-857.7），然后按上述公式计算对应的cnts；4-准备压差传感器压差传感器(森萨塔森萨塔)：10位采样(5V=1023cnts)根据给出的传递函数:output(%Vcc)=0.8X(P1-P2)+10；cnts/1023*5/0.05=0.8*Dp+10；dp=cnts*100/1023/0.8-10/0.8；则scale=100/1023/0.8，offset=-10/0.8或10/0.8 进气压力、温度进气压力、温度传感器传感器（TMAP）：presrange=44.8kpa350kpa；preserror=+-8.4kpa（-40，125）min=44.8-8.4=36.4；max=350+8.4=358.4根据给出的传递函数：VoutV=0.2*Vs*0.013106*P0.0872；p=kPa,Vs=V，推出P=1/0.013106Vout-0.0872/0.013106因为ECU读到是ADcnts，将ADcnts转成Vout，代入上式P=(1/0.013106)(5/1023)ADcnts-0.0872/0.013106则：scale=(1/0.013106)(5/1023)；offset=0.0872/0.0131065-准备DPF预处理，内部传感器布置。预处理：入口温度500以上，6h。（全速全负荷）内部热偶布置：6-准备布置示意图7整车布置：康宁建议，可精简为1、2、8、12、10、11、17、18、2（备用）-准备注意：注意：1、具体布置点需进行实际测量，以计算温差；2、DPF载体的目数/壁厚为300/13，孔径约1.1mm，为避免插入热电偶时对涂层产生影响，故热电偶探头的直径不应大于0.8mm，且耐受温度至少为1200；3、为避免对入口端的气流分布产生影响，从而影响soot在DPF内部的分布，故需将热电偶从DPF出口端引入，为避免气流将其吹出，可适当地将部分热电偶用铜丝固定；4、DPF外表面热电偶的布置，如4、5、11、13、18五个点，在该热电偶布置点与DPF表面之间至少需有两个敞开的孔。8TC1 TC2 开孔-准备节气门激活条件标定ACM_THRTL_DPF_DMND_MIN_APM9为避免因VGT、EGR、节气门三者耦合控制，导致进气控制过于复杂出现问题。再生会首先禁用EGR，而后根据气量需求控制VGT不起作用（position 5%）时才启用节气门，同时根据工况不同会对节气门开闭（100%为全开，默认）的位置做出限制，避免因测量、计算偏差等输出过小的节气门开度，阻碍进气影响正常运转，同时还要考虑空燃比不能太小（19.5，最小不能低于17）。-准备节气门激活条件标定10-温度和压力模型消声器/DOC/中冷器压降系数主要参数：ICV_EXH_GAS_MUFFLER_CONST_APVICV_EXH_GAS_DOC_DP_CONST1_APVICV_EXH_GAS_DOC_DP_CONST2_APVACM_VGT_INTERCOOL_PRES_DROP_APV试验方法：试验方法：全速全负荷运转15分钟以上，可以通过DTI将VGTboostpressuredemand降低0.10.2bar，使DPF入口温度（T5）达到600度以上，同时涡前温度（T3）控制在780度以内，确保DPF内的积碳燃烧彻底。1、性能台架：倒拖，强制全关IMV，禁止喷油。耐久台架：控制油门最小在输出扭矩“0”附近。热机，开启风机，发动机转速4200到750rpm，每隔200rpm，当DOC前温度，DPF前温度，DPF后温度依次降低且比较稳定时记录一组数据。VISU：台架：11-温度和压力模型122、正常起动发动机，沿外特性线从4200rpm到750rpm之间运转，每隔200rpm，当DOC前温度，DPF前温度，DPF后温度依次降低且比较稳定时记录一组数据。数据处理：数据处理：将VISU和台架采集的数据，按固定格式整理到excel表中，运行matlab任亮编辑的计算程序（Muffler_DOC.m）。数据可选择用1或2，再或者1+2，一般数据越多覆盖的排气流量越全面，计算结果的可信度更高。不同的数据量需要对程序进行相应修改。-温度和压力模型P3（涡前压力）估计，基于VGT位置和涡轮排气流量P3估计=ACM_P3_TURB_PRES_RATIO_APM*P4估计，其中，P4估计（in_doc_pres_in）=大气压力+消声器压降+DPF压降+DOC压降ACM_P3_TURB_PRES_RATIO_APM是涡轮前后压比，即扩压比；ACM_P3_TURB_PRES_RATIO_APM相关逻辑及标定方法，详见turbinemodle.xlsEnginespeed=【1000，1500，2000，3000，4000】rpmVGTpos=【5，10，20，30，40，50，60，70，80，90，95】%13Turbine_mass_flowTurbine_pressure_ratio15.0035.0055.0075.0095.00115.00135.00155.00175.00195.001.001.201.401.601.802.002.202.402.602.803.003.20Turbine Model5%VGT20%VGT60%VGT10%VGT30%VGT40%VGT50%VGT70%VGT80%VGT90%VGT95%VGTPoly.(5%VGT)Poly.(20%VGT)Poly.(60%VGT)Poly.(10%VGT)Poly.(30%VGT)Poly.(40%VGT)Poly.(50%VGT)Poly.(70%VGT)Poly.(80%VGT)-温度和压力模型充气效率，基于不同转速、发动机压比标完P3估计，也就是有了P3估计后再标充气效率：ACM_VOLUM_EFFICIENCY_APM采集数据（关掉EGR）尽量多的覆盖engine_pressure_ratio和engine_cycle_speed记录转速、扭矩、P3、P2、T2、AMF数据处理是通过一个软件（类似autocal的计算工具）利用它可以直接生成整MAP。没有该软件，可以通过采集的大量数据手算填表：（参见turbinemodle.xls第AD列给出的公式），充气效率=实际进气量(inlet_air_flow，g/s)/理想状态进气量14-温度和压力模型15DOC入口温度估计，基于T3T4=T3-汽缸到涡轮入口的散热-涡轮温度降-涡轮出口到DOC入口的散热，其中，1、汽缸到涡轮入口的散热：ICV_TURB_IN_SURFACE_APV2、涡轮出口到DOC入口的散热：ICV_TURB_OUT_SURFACE_APV根据数模或实际相关尺寸计算以上两个表面积。3、涡轮温度降系数ICV_TURB_COMP_COEFF_APM，求算公式参见turbinemodle.xls第AL列ICV_TURB_COMP_FILTER_APM-温度和压力模型16DOC出口温度估计，基于DOC入口温度DOC相当一个温度的滤波器，滤波系数一般在整车上标ICV_DOC_TEMP_OUT_EST_K_APMICV_DOC_TEMP_BED_EST_K_APVDPF出口温度估计，基于DOC出口温度DPF相当一个温度的滤波器，滤波系数一般在整车上标ICV_DPF_TEMP_OUT_EST_K_APMT3估计，不同转速/负荷经标准空燃比修正可以利用调再生采集的数据（一组常态一组再生），分别整理，打开Matlab运行t3_map_corr.m常态：ICV_T3_TEMP_EST_APM；ICV_T3_TEMP_EST2_APM；再生：ICV_T3_TEMP_EST_HUP_APM；ICV_T3_TEMP_EST_RGN_APMICV_T3_TEMP_EST_AF_CORR_APM（借用），空燃比修正T3估计值主要用于T3传感器诊断，故障时的替代值DPF再生台架标定简介碳载量估计排气密度，动态粘度和体积流量空载DPF背压特性系数基于压差的碳载量估计基于模型的碳载量估计性能补偿基于T3的最大扭矩补偿（保护涡轮）MBT（变化转速、负荷最大输出扭矩对应正时）及补偿开启节气门致泵气损失的扭矩补偿回怠速试验（确定最大碳载量）17-碳载量估计排气密度，动态粘度和体积流量动态粘度=ICV_EXH_GAS_DYN_VISC_APM（借用）排气密度=3.443*(dpf_pres_in+env_pres)/(dpf_temp_out+273)其中：dpf_pres_in+env_pres是DPF入口绝对压力dpf_temp_out+273是DPF出口温度体积流量=质量流量排气密度(in_exh_mass_flow,in_exh_vol_flow)181000.00002139991800.00002439972600.00002720023400.00002990014200.00003250045000.00003490045800.00003730046600.0000395998-碳载量估计空载DPF背压特性系数根据排气密度、动态粘度、体积流量对应背压特性标定。Pfilter=Pcleanfilter+Psoot=（a1+a1）*dyn_visc*vol_flow+a2*density*vol_flow2+a3*dyn_visc*vol_flow其中：a1=0(灰分自学习系数)a3=0（不同碳载量的系数）a1=P_T_DPF_SOOT_INDEX_CONST1_APV（空载）a2=P_T_DPF_SOOT_INDEX_CONST2_APV（空载）试验方法：试验方法：热机，开启风机，关掉EGR，全速全负荷运转15分钟以上，将DPF内的积碳彻底烧掉（如果标了再生，可以选择低转速工况手动激活再生）。控制油门最小在输出扭矩“0”附，通过DTI_IDLE_SPEED_DMND/SUMB_APV控制转速从4200rpm到750rpm，每隔200rpm记录一组数据，特别是排气质量流，压差传感器输出，DPF前、后温度及压力。19-碳载量估计空载DPF背压特性系数数据处理数据处理：将VISU和台架采集的数据，按固定格式整理到excel表中，打开Matlab运行编辑的计算程序（clean_filter.m）20-碳载量估计21基于压差的碳载量估计不同碳载量对应的标准背压，即sootindex，单纯由积炭产生的背压1、碳颗粒的累积（sootloading）选择一个工况使得DPF温度较低（被动再生烧掉的碳少），同时尽量多冒烟（可以通过DTI_EGR_POS_DMND/SUMB_APV或者减小进气需求量增大EGR开度注意A/F不宜太小，17），最好可以接上烟度仪根据实测烟度估算碳烟质量，以便更好的把握运转时间，得到需求的碳载量。最大碳累积量：6g/L10g/L之间。（该值以DropToIdle试验结果为准，在进行该试验之前，康宁建议最好控制在6g/L以下，实际标定按8g/L做的，3L则为24g）注：累积不超过最大碳载量，则最大做到24g即可。2、称量（热重）将DPF拆下来，待DPF床层温度（内部测温点2位置）降至200（120以上均可，自定义）迅速称量。注：尽量保持DPF表面清洁，确保称量一致性，电子天平的可读性不高于0.1g。3、背压特性线将DPF装回，试验方法及数据处理同空载背压特性（soot_index.m，以空载特性数据为基础）-碳载量估计22不同碳载量2g、4g、6g24g，求得对应sootindex，拟合R2=0.94940123456051015202530Soot indexSoot mass-碳载量估计23根据拟合公式计算并填表：P_T_DPF_SOOT_MASS/MASS2_APMX：Soot indexY：碳颗粒占载体通道长度的百分比，9025随灰分填充逐渐缩短-碳载量估计24基于模型的碳载量估计（简易模型）参见Engineoutsootflow.xlsMAP（speed/load）+P_T_DPF_SOOT_AFR_CORR_APM）MAP（speed/load）=发动机出口总碳量-被O2氧化的碳量-被NO2氧化的碳量AVL483烟度计：测量碳烟质量浓度空燃比测量仪：监测O2含量被O2氧化的速率：P_T_DPF_SOOT_O2_BURN_RATE_APMNO2氧化的速率：P_T_DPF_SOOT_NO2_BURN_RATE_APM-性能补偿25基于T3的最大扭矩补偿（保护涡轮）T_D_MAX_TORQUE_TURBO_USED_APV=TRUET_D_MAX_TORQUE_TURBO_APM-性能补偿26MBT（变化转速、负荷最大输出扭矩对应正时）FQD_MAIN_FUEL_TIMING_CORR_APM，对主喷油量的修正系数ITD_MAIN_TIMING_DMND_MBT_APM关掉EGR，采用恒转调位方式，定转速油门（即指示扭矩）。以50Nm，200rpm为间隔选取工况点，前后调节正时（步长在3度以内），找到最高输出扭矩对应正时并记录该正时（MBT_MAP），注意涡前温度应控制在780度内，缸压控制在160bar以内。然后，以该正时为基准开始推正时并进行相应油量补偿，通过系数对主喷油量进行补偿（CORR_APM）-性能补偿泵气损失，用于节气门作用时进行扭矩补偿参见turbinemodle.xls逻辑图。T_D_PUMPING_TORQUE_APM试验方法：试验方法：1、关掉EGR，全速全负荷烧空DPF，采用恒转调位方式，定转速油门（即指示扭矩）。2、自1000rpm至4000rpm以200rpm为间隔选取工况点，调节油门至输出扭矩为50Nm，通过DTI_VGT_POSITION_DMND_APV/DTI_VGT_POSITION_SUBM_APV设定VGT位置为0%，通过DTI_THRTL_OUTPUT_DMND_APV/DTI_THRTL_OUTPUT_SUBM_APV设throttle位置开度为100%，90%，80%，70%，60%，50%，40%，30%，20%，15%，13%，11%，9%，7%，5%，记录测功机对应输出扭矩和以下参数：IN_Engine_cycle_speed；T_D_Indicated_torque；IN_Thrtl_feedback_positionACM_P3_pressure_estimation；IN_Intake_manifold_pressure；T_D_Exh_minus_intk_pres（将ACM_Egr_thrtl_drive_duty_cycle，IN_Throttle_feedback，IN_Doc_press_in，ACM_Thrtl_management_state，IN_Boost_pressure添加到screen文件中）泵气损失，直接补偿指示扭矩，继而修正主喷油量。27DPF再生台架标定简介再生调度再生调度请求再生允许和结束条件再生使能条件（再生过程要始终满足）再生过程管理再生状态转换，中断和再次使能的条件再生控制再生控制两阶段再生温度目标Heatup：Temp_DOC_InTemp_DOC_light_off(280to320C)Sootoxidation/regeneration：580，620降低气量需求，VGT和节气门控制推后主喷正时后喷1和后喷2油量及正时需求降低轨压需求机油稀释率测试机油稀释率测试28-再生调度29再生允许条件标定：主要参数：P_T_DPF_MIN_RUN_TIME_APMP_T_DPF_ENBL_GEAR_RATIO_APVP_T_DPF_ENBL_MIN_.P_T_DPF_RGN_STOP_.P_T_DPF_EGR_ENABLE_INHIBIT_APVP_T_DPF_THRTL_ENABLE_INHIBIT_APVP_T_DPF_REDUC_TRQ_INHIBIT_APVP_T_DPF_T5_LOW_OVERRUN_APVP_T_DPF_TRQ_LOW_OVERRUN_APVP_T_DPF_TRQ_OVERRUN_APV-再生调度30开始再生的限值条件1、估计的碳载量P_T_DPF_SOOT_REGEN_TRIG_THR_APM和发动机出口总碳量P_T_DPF_SOOT_REGEN_MIN_SINT_APV或模型计算的碳载量P_T_DPF_SOOT_REGEN_MODEL_THR_APM和发动机出口总碳量P_T_DPF_SOOT_REGEN_MIN_SINT_APV（这个条件是为了避免频繁激活再生）2、发动机出口总碳量P_T_DPF_SOOT_REGEN_MAX_SINT_APV停止再生的限值条件估计碳载量P_T_DPF_MAX_SOOT_LOAD_REGEN_APV和模型计算的碳载量P_T_DPF_MODEL_MAX_SOOT_LOAD_APV和估计碳载量P_T_DPF_MAX2_SOOT_LOAD_REGEN_APV再生中断、再次使能条件Heatup阶段：DOC入口温度（Temp_DOC_In）DOC起燃温度Temp_DOC_light_off）280到320C，如果排温在要求的时间达不到上述温度，则认为再生失败，随之将开启一个计数器，计时超过P_T_DPF_LOW_TEMP_REENAB_TIME_APM中标定的时间，再生将再次使能。-再生调度31再生过程管理：主要参数：P_T_DPF_MAX_TIME_IN_REGEN_APVP_T_DPF_MAX_CUMUL_TIME_REGEN_APVP_T_DPF_MAX_TIME_IN_REGEN_1_APVP_T_DPF_DOC_HEAT_UP_MAX_TIM_APVP_T_DPF_DOC_LIGHT_OFF_TEMP_APVP_T_DPF_REGEN_MIN_DOC_TOUT_APVP_T_DPF_REG_LO_TEMP_MAX_TIM_APVP_T_DPF_LOW_TEMP_REENAB_TIME_APM-再生控制32两阶段再生温度目标a)再生分两阶段以精确控制温度，一般第一阶段后喷使得DPF入口最高温度控制在570-580、第二阶段使得最高温度控制在620b)氧含量5%，空燃比19.5-再生控制33用于后喷油量控制的再生目标温度标定：主要参数：P_T_DPF_TEMPERATURE_GOVERNOR_APVP_T_DPF_TMPGOV_ENABLE_INHIB_APVP_T_DPF_SPEED_GOVERNOR_MIN_APVP_T_DPF_TMPGOV_LEAD_TEMP_APMP_T_DPF_TMPGOV_ACTV_THR_LOW_APVP_T_DPF_REL_TP_GOV_RGN_OFFST_APMP_T_DPF_TEMP_GOV_RGN_OFFSET_APMFQD_POST1_TEMP_CTRL_TYPE_APVFQD_POST2_TEMP_CTRL_TYPE_APV-再生控制34轨压需求标定：RPD_DPF_RAILP_DEMAND_APM预喷需求标定：FQD_PILOT1_FUEL_DMND_HEATUP_APMFQD_PILOT1_FUEL_DMND_REGEN_APMITD_PILOT1_DSEP_DMND_HEATUP_APMITD_PILOT1_DSEP_DMND_REGEN_APMFQD_PILOT2_FUEL_DMND_HEATUP_APMFQD_PILOT2_FUEL_DMND_REGEN_APMITD_PILOT2_DSEP_DMND_HEATUP_APMITD_PILOT2_DSEP_DMND_REGEN_APM主喷正时需求标定以推后主喷正时：ITD_MAIN_TIMING_DPFR_HEAT_UP_APMITD_MAIN_TIMING_DPFR_NO_POST_APMITD_MAIN_TIMING_DPFR_POST_APM-再生控制35进气量需求标定以降低增压压力：ACM_AIR_DPF_DMND_HEATUP_APMACM_AIR_DPF_DMND_HEATUP_MULT_APMACM_AIR_DPF_DMND_REGEN_APMACM_AIR_DPF_DMND_REGEN_MULT_APMACM_VGT_CPF_BOOST_FF_APM后喷1/后喷2油量与正时标定：FQD_POST1_FUEL_DPF_HEAT_UP_APMFQD_POST1_FUEL_DPF_REGEN_APMFQD_POST1_FUEL_DPF_REGEN2_APMITD_POST1_TIMING_DPF_HEAT_UP_APMITD_POST1_TIMING_DPF_REGEN_APMFQD_POST2_FUEL_DPF_HEAT_UP_APMFQD_POST2_FUEL_DPF_REGEN_APMFQD_POST2_FUEL_DPF_REGEN2_APMITD_POST2_TIMING_DPF_HEAT_UP_APMITD_POST2_TIMING_DPF_REGEN_APM-机油稀释率测试36标完再生后，选择其中采用后喷量较大的工况点进行机油稀释情况测试，一般为10、50Nm的小负荷工况点。参考：（4000rpm/10Nm，3000rpm/10Nm，2600rpm/10Nm，2200rpm/10Nm2000rpm/10Nm，1800rpm/10Nm，1600rpm/10Nm，1400rpm/10Nm，1200rpm/10Nm，1000rpm/10Nm，2600rpm/50Nm，2200rpm/50Nm，1800rpm/50Nm，1400rpm/50Nm，1000rpm/50Nm）重复以下实验：更换机油，记录机油标尺位置（如：低于上刻线10mm）采用恒转调位方式，定转速油门（即指示扭矩），调节至设定工况点，通过DTI_DPF_REGEN_DMND_APV/DTI_DPF_REGEN_SUBM_APV激活DPF再生，计时2小时，即在该工况持续再生2小时。通过DTI_DPF_REGEN_DMND_APV/DTI_DPF_REGEN_SUBM_APV停止DPF再生，待DPF内部温度降低到安全范围后停机。待回油、油温冷却后，记录机油标尺位置（如：超出上刻线10mm）。采样：打开放油螺栓，待放油超过至少0.5L后，采集约500mL机油分析样品，放油完毕后更换机油。（可使用矿泉水瓶盛放）-机油稀释率测试37取样试验应注意：1、每次加注机油时，尽量保持液面一致2、低转速工况点可由高转速负荷运转后降下再激活再生，这样可以跳过Heatup阶段顺利进入再生（排温低，设定的5min内达不到DOC起燃温度300则关闭再生）3、如果因为燃油耗尽或台架问题突然停机，注意持续监测DPF内部温度并尽快起动，避免因内部温度过高造成DPF损坏测定标准机油和柴油组分的粘度杯计量时间及对应粘度（标准样）：OilonlyOilwith2%ofDieselOilwith4%ofDieselOilwith6%ofDieselOilwith8%ofDieselOilwith10%ofDieselOilwith12%ofDieselDieselonly下一步碳载量估计的验证回怠速试验进一步验证最大碳载量DPF相关诊断以及故障下的再生控制再生温度控制验证和优化进气控制验证和优化压力、温度模型验证扭矩补偿验证再生条件和调度验证38